Физический энциклопедический словарь - волны де бройля
Волны де бройля
В 1924 франц. физик Л. де Бройль (L. de Broglie) высказал гипотезу о том, что установленный ранее для фотонов корпускулярно-волновой дуализм (заключающийся в том, что фотоны обладают и св-вами ч-ц, корпускул, и волн. св-вами) присущ всем ч-цам — эл-нам, протонам, атомам и т. д., причём количеств. соотношения между воли. и корпускулярными св-вами ч-ц те же, что для фотонов. Т. о., если ч-ца имеет энергию ξ и импульс, абс. значение к-рого равно р, то с ней связана волна, частота к-рой v=ξ/h и длина =h/p. Эти волны и получили назв. В. де Б.
Для ч-ц не очень высокой энергии (v<<c) =h/mv, где т и v — масса и скорость ч-цы. Следовательно, длина В. де Б. тем меньше, чем больше масса ч-цы и её скорость. Напр., ч-це с массой в 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует В. де Б. с 10-18 А, что лежит за пределами доступной наблюдению области. Поэтому волн. св-ва несущественны в механике макроскопич. тел. Для эл-нов же с энергиями от 1 эВ до 10 000 эВ длины В. де Б. лежат в пределах от ~10 Å до 0,1 Å, т. е. в интервале длин волн рентг. излучения. Поэтому волн. св-ва эл-нов должны проявиться, напр., при их рассеянии на тех же кристаллах, на к-рых наблюдается дифракция рентгеновских лучей.
Первое эксперим. подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 в опытах амер. физиков К. Дэвиссона п Л. Джермера. Пучок эл-нов ускорялся в электрич. поле с разностью потенциалов 100—150 В (энергия таких эл-нов 100—150 эВ, что соответствует 1 Å) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространств. дифракц. решётки. Было установлено, что эл-ны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина к-рых определяется соотношением де Бройля. Волн. св-ва эл-нов, нейтронов и др. ч-ц, а также атомов и молекул теперь не только надёжно доказаны прямыми опытами, но и широко используются в установках с высокой разрешающей способностью, так что можно говорить об инженерном ис-
88
пользовании В. де Б. (см. Дифракция микрочастиц).
Подтверждённая на опыте идея де Бройля о двойств. природе микрочастиц — корпускулярно-волн. дуализме — принципиально изменила представления об облике микромира. Поскольку всем микрообъектам (по традиции за ними сохраняется термин «ч-цы») присущи и корпускулярные и волновые св-ва, то, очевидно, любую из этих «ч-ц» нельзя считать ни ч-цей, ни волной в классич. понимании. Возникла потребность в такой теории, в к-рой волн. и корпускулярные св-ва материи выступали бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу такой теории — волновой, или квантовой, механики и легла концепция де Бройля. Ото отражается даже в назв. волновая функция для величины, описывающей в этой теории состояние системы. Квадрат модуля волн. ф-цин определяет вероятность состояния системы, и поэтому о В. де Б. часто говорят как о волнах вероятности (точнее, амплитуд вероятности). Для свободной ч-цы с точно заданным импульсом, движущейся вдоль оси х, волн. ф-ция имеет вид:
где h= h/2 (t — время). В этом случае ||2=const, т.е. вероятность обнаружить ч-цу во всех точках одинакова.
• См. лит. при ст. Квантовая механика.
В. И. Григорьев.
Вопрос-ответ:
Похожие слова
Самые популярные термины
1 | 1384 | |
2 | 1053 | |
3 | 995 | |
4 | 944 | |
5 | 926 | |
6 | 829 | |
7 | 803 | |
8 | 802 | |
9 | 713 | |
10 | 711 | |
11 | 691 | |
12 | 638 | |
13 | 628 | |
14 | 615 | |
15 | 533 | |
16 | 525 | |
17 | 518 | |
18 | 502 | |
19 | 484 | |
20 | 480 |